淀粉天然高分子材料

• 不同的淀粉品种，呈现不同的颗粒形状和颗粒尺寸
淀粉粒形
淀粉粒径 （m）
平均粒径 （m）
玉米 多面形， 单粒 6－21
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马铃薯 卵形，单粒
甘薯
多面形， 有复粒
小麦
大米
凸镜形，单粒 多面形，复粒
5－100
2－40
5－40
2－8
50
18
20
4
20
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不同的植物储藏的淀粉颗粒有不同的形式。
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葡萄糖的合成反应
6CO2+6H2O
日光 叶绿素
C6H12O6+6O2
葡萄糖的分子结构式
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形成糖苷反应
1
4
H2O α—葡萄糖
糖苷键
CC O
糖苷
麦芽糖【葡萄糖-α（1→4）葡萄糖苷】
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支链淀粉遇碘的显色反应：红紫色
直链在40个D-葡萄糖残基以上者与碘变蓝，以下者 则变红棕或黄色。糯米淀粉中支链淀粉占70~80％ ，30~20％为直链淀粉，碘钻入长短不一的螺旋卷 曲管内显出不同颜色，支链淀粉遇碘变紫色正是兰 、红混合色。
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直链淀粉遇碘的显色反应：深蓝色
螺旋管状内径恰可允许碘分子进入。直链淀粉遇碘时 ，碘分子便钻入管内呈链状排列，会吸引很多自由电 子，由于分子间作用力形成复合物改变了原来碘的颜 色而变蓝。加热至沸时淀粉的螺旋结构完全破坏，蓝 色便消失。
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直链淀粉的主要性质
• 聚合度为1000~4000，分子量为160,000~600,000 • 易溶于温水，水溶液黏度较小，溶液不稳定，静置
后可析出沉淀 • 遇碘变蓝
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（2）支链淀粉amylopectin
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• 我国目前所利用的淀粉中 80％：玉米淀粉 14％：木薯淀粉 6％：其他薯类（马铃薯、甘薯） 谷类淀粉（小麦、大米、高梁淀粉） 野生植物淀粉
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木薯cassava
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淀粉的结构与性质
• 淀粉的化学结构与性质(直链淀粉与支链淀粉) • 淀粉的颗粒结构 • 淀粉的物理性状
支链淀粉的主要特性
• 聚合度为1,000~3,000,000 • 支链淀粉平均聚合度高达100万以上，相对分子质
量在2亿以上，是天然高分子化合物中相对分子质 量最大的。 • 难溶于水，只有在加热条件下，才能溶于水，形成 粘滞糊精 • 遇碘变成红紫色
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不同品种淀粉的直链淀粉含量
淀粉来源
玉米 黏玉米 高直链淀粉玉米 高梁 黏高梁 稻米
直链淀粉 淀粉来源 含量 wt％
27 糯米 0 小麦 >70 马铃薯 27 木薯 0 甘薯 19
直链淀粉 含量 wt％
0 27 20 17 18
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淀粉的颗粒结构与物理性状
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玉米淀粉
马铃薯淀粉
小麦淀粉
豌豆淀粉
Corn starch
Potato starch
X-射线衍射和偏光显微镜观察表明： 淀粉颗粒内部具有结晶结构。并且结晶结构占颗粒体 积的25~50％。
• 偏光显微镜: 呈现“十”字消光图样。
Potato Starch Under Polarized Light PLM Corn Starch Under Polarized Light PLM
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第三章 淀 粉 Starch
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本章主要内容
• 淀粉的来源 • 淀粉的结构（化学结构、颗粒结构、结晶结构） • 淀粉的糊化 • 淀粉的改性（物理改性、化学改性、淀粉的功能化） • 全淀粉塑料 • 淀粉共混与复合材料
支链淀粉是有数千个D-葡萄糖残基中一部分通过α-1,4糖 苷键连接成的一条长链为主链，再通过α-1,6糖苷键与由 20~25个D-葡萄糖残基构成的短链相连形成支链，支链上 每隔6~7个D-葡萄糖残基形成分支、呈树状分支结构。主 链、支链均呈螺旋状，各自均为长短不一的小直链。
直链淀粉的相对分子质量一般为105~106，流体流体力学 半径为7~22nm。支链淀粉的相对分子质量为107~109，但 流体力学半径仅为21~75nm，呈现高密度线团构象。
淀粉的化学结构与性质
• 淀粉是由直链结构和支链结构的淀粉组成。 amylose : 直链淀粉 amylopectin : 支链淀粉
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（1）直链淀粉amylose
由D-葡萄糖残基通过α-1,4糖苷键连接成的一条长链。
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直链淀粉的螺旋链结构
直链淀粉是捲曲成螺旋状的葡萄糖长链。每6个 葡萄糖单元组成螺旋的一个螺距，在螺旋内部只 有氢原子，羟基位于螺旋外侧。螺旋结构的内腔 表面呈疏水性。螺旋结构由分子内的氢键维持。 直链淀粉一般也存在微量的支化现象，分支点是 α-(1,6)-D-糖苷键连接，平均每180－320个葡萄糖 单元有一个支链，分支点α-(1,6)-D-糖苷键占总糖 苷键的0.3%-0.5%。
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淀粉的基本特性
• 是由许多葡萄糖分子脱水聚合而成的一种高分子碳水 化合物(carbohydrates)，分子式为(C6H10O5)n。
• 广泛存在于植物的茎、块根和种子中。 • 为无色无味的颗粒，无还原性，不溶于一般有机溶剂。 • 各种淀粉的n值相差较大，其从大到小的顺序为
马铃薯>甘薯>木薯>玉米>小麦>绿豆。
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• 淀粉在酸作用下加热逐步水解生成糊精、麦芽糖及异 麦芽糖、葡萄糖。
(C6H10O5)n 淀粉
(C6H10O5)m 糊精
C12H22O11 麦芽糖
C6H12O6 葡萄糖
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天然淀粉的来源
• 广泛存在于高等植物的根、块茎、籽粒、髓、果实、 叶子等